专题13 探究两个互成角度的力的合成规律-2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训

2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训 专题13 探究两个互成角度的力的合成规律 【特训典例】 1．两位同学一起做“研究共点力的合成”实验。 （1）实验采用的主要科学方法是( ) A．理想实验法   B．等效替代法     C．控制变量法     D．模拟研究法 （2）他们的实验操作的部分步骤如下，老师指出①、②步骤中各有一处存在遗漏。 ①一位同学直接取用图（a）的两个弹簧测力计分别钩住绳套，平行于图板互成角度地拉伸橡皮筋使结点至P点（示意图如（b）），另一同学记录下P点位置、两测力计对应拉力F1、F2的大小和方向。 ②再用一只弹簧测力计，通过一个细绳套拉伸橡皮筋使其伸长相同长度，记录测力计的示数F′和细绳的方向，并按同一标度作出F′的图示。 请说明①步骤中遗漏的内容_________；②步骤中遗漏的内容_____。 （3）两同学怀疑实验中的橡皮筋会因多次拉伸而弹性发生变化，于是设计如下实验来探究：将钉有白纸的图板竖直固定，橡皮筋上端固定于O点，一个细绳套上挂一重物，用与白纸平行的水平力拉另一细绳套，缓慢移动结点，在白纸上记录下结点的轨迹，如图（c）中“轨迹1”所示。 把橡皮筋多次拉伸后，重复实验，在同一张纸上记录下结点的轨迹2，如图（d）所示。过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则两次实验中橡皮筋分别被拉到a、b时，橡皮筋拉力的方向_____（选填“相同”或“不同”），由此推断拉力的大小Fa____Fb（选填“>”、“<”或“=”）。 2．某实验小组用如图1所示装置进行验证力的平行四边形定则的实验，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。 （1）某次实验中两弹簧测力计拉力及两个拉力的合力F的示意图如图2所示，F′为一个弹簧测力计拉橡皮筋时的拉力。如果没有操作失误则图2中的F与F′两方中，方向一定沿AO方向的是____________。 （2）关于实验操作，下列步聚中必要的是___________。 A．实验前要用力拉弹簧测力计挂钩，检查指针能否达到最大量程处 B．实验前要将两只弹簧测力计竖直互钩对拉，检查两弹簧测力计读数是否相同 C．两分力的夹角应取90°较好，便于之后运算中采用勾股定理以验证平行四边形定则 D．拉力方向应与木板平面平行，且两个分力的值要适当大些 （3）同学接着进行了如图3所示的实验，一竖直木板上固定白纸，白纸上附有角度刻度线，弹簧测力计a和b连接细线系于O点，其下端用细线挂一重物Q，使结点O静止在角度刻度线的圆心位置。分别读出弹簧测力计a和b的示数，并在白纸上记录拉线的方向。则图中弹簧测力计a的示数为___________N；弹簧测力计a、b均绕O点顺时针缓慢转动，且保持两弹簧测力计间的夹角不变，直到弹簧测力计a方向水平为止，此过程中弹簧测力计a的示数会___________、弹簧测力计b的示数会__________（填“变大”、“不变”、“变小”、“先变大后变小”或“先变小后变大”）。 3．某同学用如图所示的实验装置来“验证力的平行四边形定则”，支架上有两根竖直杆，两支架后放置一竖直平板，平板上贴有白纸，左侧杆上固定一拉力传感器A，一根不可伸长的细绳一端连接拉力传感器，另一端连接在右侧杆上的B点，细绳长度大于两杆间距，不计轻小滑轮质量。实验步骤如下： ①用天平测出重物的质量m； ②将细绳绕过光滑的轻小滑轮，重物悬挂于滑轮下，使之处于静止状态； ③记下B点位置、滑轮与细绳接触点O的位置，读出并记录拉力传感器的示数； ④改变B点在右侧杆的位置，使重物仍处于静止状态，记下滑轮与细绳接触点O的位置，读出并记录拉力传感器的示数； ⑤多次改变B点在右侧杆的位置，重复②③步骤。 回答下列问题： （1）在实验过程中，步骤③④所记录拉力传感器的示数___________（填“>”“＜”或“=”）。 （2）作图时，下列图像可能正确的___________。 A．B．C．D． （3）根据步骤⑤多次改变B点在右侧杆的位置，可以观察得出滑轮与细绳接触点O的轨迹是在一个___________上（填“椭圆”“圆”或“直线”）。 4．为验证力的平行四边形定则，某同学准备了以下器材：支架，弹簧，直尺，量角器坐标纸，细线，定滑轮（位置可调）两个，钩码若干。支架带有游标卡尺和主尺，游标卡尺（带可滑动的指针）固定在底座上，主尺可升降，如图1所示。 实验步骤如下： (1)仪器调零。如图1，将已测量好的劲度系数k为5.00N/m的弹簧悬挂在支架上，在弹簧挂钩上用细线悬挂小钩码做为铅垂线，调节支架竖直。调整主尺高度，使主尺与游标尺的零刻度对齐。滑动指针，对齐挂钩上的O点，固定指针。 (2)搭建的实验装置示意图如图2.钩码组mA=40g，钩码组mB=30g，调整定滑轮位置和支架的主尺高度